新しい高感度光検出器

新しい高感度光検出器

最近、高感度と高い応答速度の高い高感度と高い応答速度のための新しい設計戦略を初めて提案した多結晶ガリウムリッチガリウム酸化ガリウム材料（PGR-Gaox）に基づく中国科学アカデミー（CAS）の研究チームは光検出器結合された界面透過性および光伝導性効果を介して、関連する研究は高度な材料に掲載されました。高エネルギー光電子検出器（深い紫外線（DUV）からX線帯の場合）は、国家安全保障、医学、産業科学など、さまざまな分野で重要です。

ただし、Siやα-SEなどの現在の半導体材料には、大きな漏れ電流と低いX線吸収係数の問題があります。これは、高性能検出のニーズを満たすのが困難です。対照的に、ワイドバンドギャップ（WBG）半導体ガリウム酸化物材料は、高エネルギーの光電気検出の可能性を示しています。ただし、材料側の避けられない深いレベルのトラップとデバイス構造に効果的な設計がないため、ワイドバンドギャップ半導体に基づく高感度と高い応答速度高エネルギー光子検出器を実現することは困難です。これらの課題に対処するために、中国の研究チームは、初めてPGR-Gaoxに基づいてPyroelectric光導管ダイオード（PPD）を設計しました。界面のpyro電気効果を光伝導効果と結合することにより、検出性能が大幅に改善されます。 PPDは、DUVおよびX線の両方に対して高い感度を示し、応答率はそれぞれ最大104A/Wおよび105μC×GYAIR-1/CM2を超え、同様の材料で作られた以前の検出器の100倍以上高い。さらに、PGR-Gaox枯渇領域の極性対称性によって引き起こされる界面のpyroelectric効果は、検出器の応答速度を105倍に0.1msに増加させる可能性があります。従来のフォトダイオードと比較して、自己電力モードPPDは、光の切り替え中に浸透界のためにより高い利益を生成します。

さらに、PPDはバイアスモードで動作できます。このモードでは、ゲインはバイアス電圧に大きく依存し、バイアス電圧を上げることで超高ゲインを実現できます。 PPDは、低エネルギー消費と高感度イメージングエンハンスメントシステムに大きな応用の可能性があります。この作業は、Gaoxが有望であることを証明するだけではありません高エネルギーの光検出器材料ですが、高性能の高エネルギーフォトセクターを実現するための新しい戦略も提供します。